Работа на результат
Инновационный способ обезвоживания мелкодисперсных пульп и суспензий методом вакуумной фильтрации с дополнительным применением перегретого водяного пара
Известные и широко применяемые методы обезвоживания и фильтрации мелких классов угольных суспензий на сегодняшний день не обеспечивают необходимых показателей остаточной влажности и в конечном итоге не гарантируют рентабельность применения того или иного способа. Единственным решеним, гарантированно позволяющим получить требуемую остаточную влажность в пределах 8-10%, является метод термической обработки предварительно предельно обезвоженного кека.
Термические сушки различного типа имеют достаточно большие габариты и, как следствие, высокую базовую и эксплуатационную стоимость, но основной причиной столь редкого применения данного типа оборудования является ее взрывоопасность. Все эти факторы делают использование сушки на угольных обогатительных фабриках исключительным и редким явлением. Но задачи, стоящие перед сегодняшними технологическими схемами и новыми, а также подлежащих модернизации обогатительными фабриками, требуют современного и надежного решения в получении низкой конечной влажности и достижения высокой эффективности извлечения природных ресурсов.
Успешно внедренный метод
Начиная с 2012 года российская компания АО «ДАКТ-Инжиниринг» активно разрабатывает и внедряет технологии и производит оборудование вакуумной фильтрации в различных отраслях промышленности, в том числе в угольной и горно-добывающих отраслях. Достигнутые результаты и инновационные, научные пути решения поставленных перед ними задач обеспечили широкий спектр технологических возможностей. Разработанный и успешно внедренный метод вакуумной фильтрации горных пульп и суспензий позволил получить промышленным предприятиям высокоэффективный, дешевый в эксплуатации и надежный способ обезвоживания мелких классов. Применение данного способа доказало свою работоспособность на обогатительных фабриках Германии, Австралии, Польши, Северной Америки, ОАЭ и многих других.
Полностью локализованный производственный процесс создает возможность адаптации основного оборудования по требования заказчика, что в большей степени облегчает работу и технологический процесс на производстве.
Усилиями специалистов в различных отраслях были достигнуты условия, при которых заказчику предлагается полный комплекс технологических решений, включающий инжиниринг, проектирование, производство и поставку основного и вспомогательного оборудования, проведение монтажных или шефмонтажных работ, а также пусконаладочных работ с достижением требуемого конечного результата. Подтверждение технологических возможностей гарантируется лабораторными или пилотными испытаниями на исходном предприятии.
В марте 2020 года специалистам компаний удалось успешно произвести ввод в эксплуатацию первых на территории Кузбасса вакуумных дисковых фильтров модели Boozer, флотационного отделения обогатительной фабрики «Шахта им. С.М. Кирова» (УК АО «СУЭК-Кузбасс») в Ленинске-Кузнецком.
Полученный результат доказал высокую эффективность, но самое главное — возможность применения данной технологии на угольных марках Кузбасса с получением требуемой влажности при высокой удельной производительности.
Технологические особенности
В зависимости от характера месторождения содержание мелкой фракции частиц может достигать в сумме от 10% до 80%. Требуемый уровень остаточной влажности в конечном продукте не должен превышать 8-10%, поэтому фильтрация ультрамелких частиц размером менее 250 мкм с помощью современных вакуумных дисковых фильтров — это эффективный и экономически выгодный способ достижения конечной влажности угольного кека в районе 20-30%.
Применение гипербарических фильтров (фильтрация под давлением) или вакуумных фильтров с паровыми кабинами (применением перегретого водяного пара) позволяет достигнуть остаточной влажности в пределах от 16% до 20%. Наконец, включение в дело гипербарических фильтров с использованием пара дает возможность получить максимально низкую остаточную влажность в пределах от 6% до 10%. Все это значительно увеличивает производительность обогатительной фабрики за счет добавления мелкой фракции угля.
Вакуумный фильтр ДАКТ модели S
Гипербарическая фильтрация (фильтрация под давлением) или вакуумная фильтрация с применением перегретого пара — это наиболее современная технология обезвоживания пульп и суспензий, позволяющая достигнуть низкого уровня остаточной влажности при высокой удельной производительности в пределах до 1500 кг на 1 м2.
С помощью гибридного процесса разделения отфильтрованный кек обрабатывается паром сразу после выхода из суспензии. В специально спроектированной и запатентованной паровой камере (кожухе), покрывающей только часть фильтрационной зоны. Кек частично подвергается воздействию пара, что ускоряет и интенсифицирует процесс обезвоживания путем замещения капиллярной жидкости на менее вязкую водную среду.
Паровые кожухи на вакуумных фильтрах
Процесс вакуумной фильтрации в зонах после паровой камеры имеет значительно более высокую эффективность в работе с менее вязким агрегатным состоянием жидкости и, как следствие, низкий уровень остаточной влажности в кеке, что является основной технологической целью процесса.
Основные преимущества применения технологии:
- Получение возможности смешивать крупную и мелкую фракцию в любых соотношениях.
- Возможность добавления отходов в товарный продукт, иными словами увеличение выхода обогатительной фабрики за счет мелкого угля.
- Снижение логистических затрат из-за уменьшенного содержания влаги в товарном продукте.
- Решение проблемы смерзания отгружаемого угля при транспортировке.
- Отказ от термической сушки.
- Высокая удельная производительность вакуумного фильтра за счет запатентованных инновационных решений.
Процесс применения перегретого пара в технологиях вакуумной фильтрации сопровождается увеличением общей производительности оборудования в диапазоне от 5% до 10%. Достижение предела, при котором продолжительность фильтрации не влияет на конечный результат, наступает раньше, чем при режимах без подачи пара, появляется возможность увеличения оборотов работы оборудования.
Себестоимость и целесообразность
Процесс вакуумной фильтрации является одним из наиболее экономически эффективных процессов обезвоживания. За исключением капитальных затрат на приобретение оборудования, предприятие понесет эксплуатационные потери, которые заключаются в замене фильтровальных полотен с интенсивностью истирания от 2 месяцев до 1 года. Фильтровальные сегменты, имеющие нержавеющее исполнение для угольного производства, рассчитаны на срок службы не менее 10 лет, что подтверждается эксплуатацией.
Стоимость возвращенной в товарную часть обогатительной фабрики мелкой фракции обеспечивает окупаемость понесенных затрат в срок не более одного года, на примере одного вакуумного дискового фильтра площадь фильтрации 176 м2 с производительностью 100 тонн/час. А с учетом гарантийных обязательств поставщика сроком от двух лет можно говорить об отсутствии непредвиденных потерь на протяжении еще как минимум года эксплуатации.
Применение данной технологии на высокозольных пульпах позволяет шихтовать его с товарным продуктом, что также приводит к увеличению общей производительности обогатительной фабрики и получению дополнительного дохода из ранее не используемой хвостовой части объема.
На основании проведенных тендеров на поставку вакуумных фильтров на ОФ «Шахта им. С. М. Кирова» был проведен комплекс сравнительных технико-экономических расчетов по целесообразности использования того или иного типа оборудования, а также выбора поставщика. Результаты показали значительное преимущество вакуумных фильтров ДАКТ перед своими конкурентами, что стало основанием для многомиллионного контракта.
Опыт применения
В марте 2020 года на обогатительной фабрике «Шахта им. С.М. Кирова» было введено в эксплуатацию отделение флотации угольной пульпы крупностью от 0 до 0.5 мм. с внутренним содержанием части менее 50 мкм около 80%. Участок обезвоживания был организован при помощи двух вакуумных дисковых фильтров Boozer Me8-Type.
Применение данного типа оборудования было продиктовано исключительными технологическими характеристиками предложенного оборудования, в первую очередь это высокая производительность при малых габаритах. На площади участка флотационного отделения размерами 20 000 х 12 000 мм было установлено два вакуумных фильтра общей производительностью более 200 тонн/час. А также возможностью гарантированного получения остаточной влажности сложной в обезвоживании пульпы в пределах 24-28%. Данный показатель влажности обеспечивается без применения установленных паровых кабин, последующее подключение которых позволит уменьшить остаточную влажность кека на 5-8% и как следствие получить увеличение общей производительности.
Технологический процесс работы фильтров имеет полностью автоматический режим работы, основанный на фиксации объема подачи исходной пульпы в приемное корыто и автоматической адаптации скорости вращения дисков вакуумных фильтров с глубиной вакуума, что позволяет без оглядки на производительность флотационных машин обезвоживать весь поступающей на обезвоживание объем.
Краткие характеристики, достигнутые в процессе эксплуатации фильтров:
- угольный флотационный концентрат;
- вакуумная фильтрация (без применения пара), крупность — 0…0.5 мм. (80% менее 50 мкм) номинальная производительность — 100 т/час;
- общая производительность — 200 т/час;
- общая влажность обезвоженного продукта — 24…28%.
Поставка комплекса оборудования и последующее сервисное обслуживание осуществляется компанией и специалистами АО «ДАКТ-Инжиниринг», что позволяет достигнуть максимального комфорта конечного заказчика в области технической поддержки, получения комплектующих и оперативной помощи в решении эксплуатационных вопросов.
Сфера деятельности
Компания АО «ДАКТ-Инжиниринг» является инженерным машиностроительным предприятием, специализирующимся на разработке, производстве, поставке и внедрении инженерных решений в области фильтрации, седиментации, обезвоживания, реагентной обработки, очистки сточных и шахтных вод, а также вакуумной фильтрации.
Компания располагает конструкторской и проектной группой, инженерной лабораторией и современным машиностроительным производством. Все подразделения расположены в собственных помещениях. Станочный парк и имеющиеся машиностроительные мощности, профессиональная служба наладки и автоматизации позволяют оперативно реагировать на любые потребности заказчика.
Компания делает основной упор на предложение комплексного технологического решения с проектированием, поставкой, монтажом и запуском в эксплуатацию, а также гарантирует получение конечного результата.
Перечень реализованных объектов насчитывает более 150 пунктов по всей России и странам СНГ.
Роман Косов, руководитель проектов «ДАКТ-Инжиниринг»